JPS6240935B2 - - Google Patents
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- JPS6240935B2 JPS6240935B2 JP12294580A JP12294580A JPS6240935B2 JP S6240935 B2 JPS6240935 B2 JP S6240935B2 JP 12294580 A JP12294580 A JP 12294580A JP 12294580 A JP12294580 A JP 12294580A JP S6240935 B2 JPS6240935 B2 JP S6240935B2
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転電機の突極形回転子に係り、特に
ロータリムと磁極の結合構造に関する。
ロータリムと磁極の結合構造に関する。
近年のわが国の電力需要は昼夜の差が著るし
く、これに伴つてピーク電力の供給と夜間の余剰
電力の有効利用のための揚水発電設備は大容量化
してきている。そしてこのような大容量の揚水発
電設備は、経済性向上のために高速回転化され、
従来の300rpm級に対し最近は700rpm級が計画さ
れている。
く、これに伴つてピーク電力の供給と夜間の余剰
電力の有効利用のための揚水発電設備は大容量化
してきている。そしてこのような大容量の揚水発
電設備は、経済性向上のために高速回転化され、
従来の300rpm級に対し最近は700rpm級が計画さ
れている。
このように揚水発電設備が大容量化し且つ高速
回転化すると、機器の強度上の諸問題が発生し、
発電機（揚水時には同期電動機となる）の突極形
回転子における磁極取付部分のダブテールに座屈
現象が発生する恐れがでてきた。
回転化すると、機器の強度上の諸問題が発生し、
発電機（揚水時には同期電動機となる）の突極形
回転子における磁極取付部分のダブテールに座屈
現象が発生する恐れがでてきた。
すなわち、この種の回転電機において、突極形
回転子の磁極１は、その基部に設けられたダブテ
ール１ａをロータリム２のダブテール溝２ａに係
合させ、ダブテール傾斜側面とダブテール溝側壁
の間にコツタ３を圧入することにより、ロータリ
ム２の外周部に強固に取付けられる。なお、４は
磁極１に巻回された界磁コイルである。このよう
な突極形回転子の回転によつて磁極１に生ずる遠
心力ＦPは、ロータリム２のダブテール溝２ａ側
壁からコツタ３を介して与えられる反力Ｐとの釣
合いにより支えられて磁極１の飛出しが押えられ
る。この力の釣合状態を第３図に示す。
回転子の磁極１は、その基部に設けられたダブテ
ール１ａをロータリム２のダブテール溝２ａに係
合させ、ダブテール傾斜側面とダブテール溝側壁
の間にコツタ３を圧入することにより、ロータリ
ム２の外周部に強固に取付けられる。なお、４は
磁極１に巻回された界磁コイルである。このよう
な突極形回転子の回転によつて磁極１に生ずる遠
心力ＦPは、ロータリム２のダブテール溝２ａ側
壁からコツタ３を介して与えられる反力Ｐとの釣
合いにより支えられて磁極１の飛出しが押えられ
る。この力の釣合状態を第３図に示す。
ところで、ダブテール結合部を拡大してみる
と、第４図に示すように、コツタ３からの反力Ｐ
は、半径方向の分力ＦRとこれと直角方向の分力
Ｆ〓に分解される。このような２つの分力によつ
て、ダブテール先端面の中点Ｂを通る半径方向断
面Ｘ−Ｘには、分力Ｆ〓によつて第５図ａに矢印
で示すような圧縮応力が発生し、分力ＦRによつ
て第５図ｂに矢印で示すような曲げ応力が発生
し、その合成応力は第５図ｃの矢印で示す如くに
なる。
と、第４図に示すように、コツタ３からの反力Ｐ
は、半径方向の分力ＦRとこれと直角方向の分力
Ｆ〓に分解される。このような２つの分力によつ
て、ダブテール先端面の中点Ｂを通る半径方向断
面Ｘ−Ｘには、分力Ｆ〓によつて第５図ａに矢印
で示すような圧縮応力が発生し、分力ＦRによつ
て第５図ｂに矢印で示すような曲げ応力が発生
し、その合成応力は第５図ｃの矢印で示す如くに
なる。
第５図の応力分布状態は理解を助けるために単
純化してあるが、第４図における寸法ＳとＴの比
が１対２のダブテールについて、電子計算機を用
い有限要素法によつて解析すると、Ｘ−Ｘ断面の
応力分布は、第６図のように、ダブテール１ａの
先端部分のＢ点において発生している応力σcが
最大であることが判る。従つてダブテール１ａの
先端部分が座屈しやすく、大きな遠心力ＦPに耐
えることができず、大容量で高速回転の回転電機
の突極形回転子を設計、製作することを困難にし
ていた。
純化してあるが、第４図における寸法ＳとＴの比
が１対２のダブテールについて、電子計算機を用
い有限要素法によつて解析すると、Ｘ−Ｘ断面の
応力分布は、第６図のように、ダブテール１ａの
先端部分のＢ点において発生している応力σcが
最大であることが判る。従つてダブテール１ａの
先端部分が座屈しやすく、大きな遠心力ＦPに耐
えることができず、大容量で高速回転の回転電機
の突極形回転子を設計、製作することを困難にし
ていた。
本発明の目的は、磁極のダブテール結合部にお
けるダブテールの圧縮荷重に対する座屈強度を高
め、以つて大容量で高速回転に耐える回転電機の
突極形回転子を提供するにある。
けるダブテールの圧縮荷重に対する座屈強度を高
め、以つて大容量で高速回転に耐える回転電機の
突極形回転子を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、コツタと
ダブテールの接触面の半径方向中心からダブテー
ルに与えられる反力Ｐが、コツタとダブテールの
接触面の半径方向外端からダブテール先端面の円
周方向中点に至る直線の中央部に作用するように
することにより、ダブテールに作用する圧縮荷重
分布を平均化してその最大荷重（応力）を軽減
し、以つてダブテールが座屈しにくいようにした
ことを特徴とする。
ダブテールの接触面の半径方向中心からダブテー
ルに与えられる反力Ｐが、コツタとダブテールの
接触面の半径方向外端からダブテール先端面の円
周方向中点に至る直線の中央部に作用するように
することにより、ダブテールに作用する圧縮荷重
分布を平均化してその最大荷重（応力）を軽減
し、以つてダブテールが座屈しにくいようにした
ことを特徴とする。
カルマン（Ka´rma´n）によつて、矩形板の座屈
に関し、実際に加え得る最大圧縮荷重は、荷重方
向と直角な断面の応力分布が断面中央部で最大と
なるように分布するとき、矩形板に対する座屈計
算式で得られる最大圧縮荷重よりも大きな値とな
ることが解明されている。すなわち、第７図ａ，
ｂに示すように、厚さが等しく、更に縦寸法ｅ、
横寸法ｌが等しい矩形板に図示の位置でそれぞれ
荷重W1、W2を作用させるとき、与え得る最大荷
重はW1＞W2となる（T.V.Ka′rma′n Trans.
ASME′54（1932）、53The Strength of Thin
Plate in Compression）。本発明はこの原理を利
用して、コツタからダブテールに作用する反力Ｐ
がダブテールの円周方向中心の半径方向断面の中
央部分で最大応力を発生するようにしたものであ
る。
に関し、実際に加え得る最大圧縮荷重は、荷重方
向と直角な断面の応力分布が断面中央部で最大と
なるように分布するとき、矩形板に対する座屈計
算式で得られる最大圧縮荷重よりも大きな値とな
ることが解明されている。すなわち、第７図ａ，
ｂに示すように、厚さが等しく、更に縦寸法ｅ、
横寸法ｌが等しい矩形板に図示の位置でそれぞれ
荷重W1、W2を作用させるとき、与え得る最大荷
重はW1＞W2となる（T.V.Ka′rma′n Trans.
ASME′54（1932）、53The Strength of Thin
Plate in Compression）。本発明はこの原理を利
用して、コツタからダブテールに作用する反力Ｐ
がダブテールの円周方向中心の半径方向断面の中
央部分で最大応力を発生するようにしたものであ
る。
以下本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第８図は本発明の一実施例に係るダブテール結
合部を示す。ロータリム２のダブテール溝２ａの
底面を台形の凹面とし、且つ磁極１のダブテール
１ａの先端面を高さＬ（≒Ｓ／３）の台形の突面とす ることにより、コツタ３とダブテール傾斜側壁と
の接触面の半径方向中点Ｃを通り且つこの面と直
角な直線が、前記接触面の半径方向外側Ａからダ
ブテール１ａの先端面の円周方向中点Ｂに至る直
線の中央部Ｅと交差するように構成されている。
なお寸法Ｓ，Ｔは従来のダブテール結合部の寸法
（比）と等しく、従つて斜線部分が従来構造と相
違している。
合部を示す。ロータリム２のダブテール溝２ａの
底面を台形の凹面とし、且つ磁極１のダブテール
１ａの先端面を高さＬ（≒Ｓ／３）の台形の突面とす ることにより、コツタ３とダブテール傾斜側壁と
の接触面の半径方向中点Ｃを通り且つこの面と直
角な直線が、前記接触面の半径方向外側Ａからダ
ブテール１ａの先端面の円周方向中点Ｂに至る直
線の中央部Ｅと交差するように構成されている。
なお寸法Ｓ，Ｔは従来のダブテール結合部の寸法
（比）と等しく、従つて斜線部分が従来構造と相
違している。
第９図は第８図に示したダブテール１ａの応力
分布状態を有限要素法に従つて解析したものであ
る。圧縮応力の最大値σnはダブテール１ａの断
面（第９図のＸ−Ｘ断面）の中央付近にあつて、
その大きさは従来のダブテールの場合の約60％で
あり、且つ先端面（Ｂ点）の応力値が極めて小さ
くなつている。従つて、このようなダブテール１
ａは座屈しにくく、大容量回転電機の突極形回転
子の設計、製作を容易にする。
分布状態を有限要素法に従つて解析したものであ
る。圧縮応力の最大値σnはダブテール１ａの断
面（第９図のＸ−Ｘ断面）の中央付近にあつて、
その大きさは従来のダブテールの場合の約60％で
あり、且つ先端面（Ｂ点）の応力値が極めて小さ
くなつている。従つて、このようなダブテール１
ａは座屈しにくく、大容量回転電機の突極形回転
子の設計、製作を容易にする。
第１０図ａ〜ｄはダブテール１ａの半径方向寸
法（長さ）Ｈをいろいろ変え、その他は同じ条件
で有限要素法に従つて解析した場合の応力分布状
態を示すものである。第１０図ａは第６図と、第
１０図ｃは第９図ととそれぞれ同一である。第１
０図ａ〜ｄから発生応力の最大値σnはＨ寸法の
増大に伴つて一旦減少しその後増大することが判
る。また、最大応力σnが最小となるのは第１０
図ｃであり、検討の結果、これはコツタ３反力Ｐ
によつて生ずるダブテール１ａの断面Ａ−Ｂの曲
げモーメントが最小になることほぼ一致し、更に
このことは第１０図におけけるコツタ接触面の半
径方向中点Ｃを通りこの接触面と直角な直線（コ
ツタ反力の作用方向の直線）が、Ａ−Ｂ断面の中
央部Ｅで交差することとほぼ一致することも判つ
た。
法（長さ）Ｈをいろいろ変え、その他は同じ条件
で有限要素法に従つて解析した場合の応力分布状
態を示すものである。第１０図ａは第６図と、第
１０図ｃは第９図ととそれぞれ同一である。第１
０図ａ〜ｄから発生応力の最大値σnはＨ寸法の
増大に伴つて一旦減少しその後増大することが判
る。また、最大応力σnが最小となるのは第１０
図ｃであり、検討の結果、これはコツタ３反力Ｐ
によつて生ずるダブテール１ａの断面Ａ−Ｂの曲
げモーメントが最小になることほぼ一致し、更に
このことは第１０図におけけるコツタ接触面の半
径方向中点Ｃを通りこの接触面と直角な直線（コ
ツタ反力の作用方向の直線）が、Ａ−Ｂ断面の中
央部Ｅで交差することとほぼ一致することも判つ
た。
従つて、コツタ３によつて与えられる反力Ｐに
よつてダブテール１ａに発生する、断面Ａ−Ｂの
曲げモーメントが最小になるように、ダブテール
１ａの寸法Ｈを決めれば、ダブテール１ａに発生
する圧縮応力を最小にし、座屈強度を大きくする
ことができる。
よつてダブテール１ａに発生する、断面Ａ−Ｂの
曲げモーメントが最小になるように、ダブテール
１ａの寸法Ｈを決めれば、ダブテール１ａに発生
する圧縮応力を最小にし、座屈強度を大きくする
ことができる。
第１１図および第１２図は本発明の他の実施例
に係るダブテール結合部を示す。第１１図の実施
例では、コツタ３とダブテール１ａの接触面の中
点Ｃをダブテール１ａの基部に近付けて反力Ｐが
断面Ａ−Ｂの中央部Ｅに作用するように、ダブテ
ール傾斜側面の先端側にコツタ３と接触しない逃
げ用切欠１ｂが設けられており、また第１２図の
実施例では、同様の逃げ用切欠３ａがコツタ３側
に設けられている。従つて、これらの各実施例に
よれば、ダブテールの長さ寸法Ｈを特に大きくす
ることなく、第８図の実施例と同様の効果が得ら
れる。
に係るダブテール結合部を示す。第１１図の実施
例では、コツタ３とダブテール１ａの接触面の中
点Ｃをダブテール１ａの基部に近付けて反力Ｐが
断面Ａ−Ｂの中央部Ｅに作用するように、ダブテ
ール傾斜側面の先端側にコツタ３と接触しない逃
げ用切欠１ｂが設けられており、また第１２図の
実施例では、同様の逃げ用切欠３ａがコツタ３側
に設けられている。従つて、これらの各実施例に
よれば、ダブテールの長さ寸法Ｈを特に大きくす
ることなく、第８図の実施例と同様の効果が得ら
れる。
以上説明したように、本発明によれば、コツタ
とダブテールの接触面の半径方向中点からダブテ
ールに与えられる反力Ｐが、コツタとダブテール
の接触面の半径方向外端からダブテール先端面の
円周方向中点に至る直線の中央部に作用するよう
にしたので、ダブテールに作用する圧縮荷重分布
を平均化し、その最大荷重を軽減してダブテール
の座屈強度を高めることができ、その信頼性を向
上することができる。しかも、そのためのダブテ
ール結合部の形状は特に複雑なものとなることが
なく従来品と同程度であるから、設計、製作の点
でも有利である。
とダブテールの接触面の半径方向中点からダブテ
ールに与えられる反力Ｐが、コツタとダブテール
の接触面の半径方向外端からダブテール先端面の
円周方向中点に至る直線の中央部に作用するよう
にしたので、ダブテールに作用する圧縮荷重分布
を平均化し、その最大荷重を軽減してダブテール
の座屈強度を高めることができ、その信頼性を向
上することができる。しかも、そのためのダブテ
ール結合部の形状は特に複雑なものとなることが
なく従来品と同程度であるから、設計、製作の点
でも有利である。
第１図は従来における突極形回転子の縦断側面
図、第２図はその端面図、第３図は磁極に発生す
る遠心力とコツタ反力のベクトル図、第４図は従
来における突極形回転子のダブテール結合部の端
面図、第５図ａ〜ｃはこのダブテールの応力分布
図、第６図は同合成応力分布図、第７図ａ，ｂは
矩形板の圧縮応力分布図、第８図は本発明の一実
施例に係る突極形回転子のダブテール結合部の端
面図、第９図はこのダブテールの応力分布図、第
１０図ａ〜ｄはダブテールの長さを変えたときの
ダブテールの応力分布図、第１１図及び第１２図
は本発明の他の各実施例に係る突極形回転子のダ
ブテール結合部の端面図である。 １……磁極、１ａ……ダブテール、１ｂ……逃
げ用切欠、２……ロータリム、２ａ……ダブテー
ル溝、３……コツタ、３ａ……逃げ用切欠、４…
…界磁コイル、Ｐ……コツタ反力、Ａ……コツタ
とダブテール接触面の半径方向外端、Ｂ……ダブ
テール先端面中点、Ｃ……コツタとダブテール接
触面の半径方向中点、Ｅ……断面Ａ−Ｂの中央
部。
図、第２図はその端面図、第３図は磁極に発生す
る遠心力とコツタ反力のベクトル図、第４図は従
来における突極形回転子のダブテール結合部の端
面図、第５図ａ〜ｃはこのダブテールの応力分布
図、第６図は同合成応力分布図、第７図ａ，ｂは
矩形板の圧縮応力分布図、第８図は本発明の一実
施例に係る突極形回転子のダブテール結合部の端
面図、第９図はこのダブテールの応力分布図、第
１０図ａ〜ｄはダブテールの長さを変えたときの
ダブテールの応力分布図、第１１図及び第１２図
は本発明の他の各実施例に係る突極形回転子のダ
ブテール結合部の端面図である。 １……磁極、１ａ……ダブテール、１ｂ……逃
げ用切欠、２……ロータリム、２ａ……ダブテー
ル溝、３……コツタ、３ａ……逃げ用切欠、４…
…界磁コイル、Ｐ……コツタ反力、Ａ……コツタ
とダブテール接触面の半径方向外端、Ｂ……ダブ
テール先端面中点、Ｃ……コツタとダブテール接
触面の半径方向中点、Ｅ……断面Ａ−Ｂの中央
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周にダブテール溝を有するロータリムと、
ダブテールを前記ダブテール溝に係合することに
よつて前記ロータリムに取付けられる磁極と、ダ
ブテール傾斜側面とダブテール溝側壁間に圧入さ
れダブテールをダブテール溝内に締結するコツタ
とを備えた回転電機の突極形回転子において、前
記コツタとダブテールの接触面の半径方向中点を
通り且つこの接触面と直角な直線が、前記接触面
の半径方向外端からダブテール先端面の円周方向
中点に至る直線の中央部と交差するようにしたこ
とを特徴とする回転電機の突極形回転子。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記ダブテ
ール傾斜側面の先端側に逃げ用切欠を設けたこと
を特徴とする回転電機の突極形回転子。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記コツタ
の前記ダブテール傾斜側面の先端側に対応する面
に逃げ用切欠を設けたことを特徴とする回転電機
の突極形回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12294580A JPS5749336A (en) | 1980-09-06 | 1980-09-06 | Salient-pole rotor of rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12294580A JPS5749336A (en) | 1980-09-06 | 1980-09-06 | Salient-pole rotor of rotary electric machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5749336A JPS5749336A (en) | 1982-03-23 |
| JPS6240935B2 true JPS6240935B2 (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=14848499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12294580A Granted JPS5749336A (en) | 1980-09-06 | 1980-09-06 | Salient-pole rotor of rotary electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5749336A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61102140A (ja) * | 1984-10-23 | 1986-05-20 | Hitachi Ltd | 回転電機の回転子 |
| JPS6239127A (ja) * | 1985-08-13 | 1987-02-20 | Fanuc Ltd | ワイヤ放電加工機のワイヤ送り出し装置 |
| DE102021211628A1 (de) | 2021-10-14 | 2023-04-20 | Vitesco Technologies GmbH | Rotor einer fremderregten elektrischen Maschine, elektrische Maschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Rotors |
-
1980
- 1980-09-06 JP JP12294580A patent/JPS5749336A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5749336A (en) | 1982-03-23 |
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